Đầu thế kỷ XIX, có nhiều lời giải thích mâu thuẫn về sự phát triển của các địa mạo, thực vật và động vật trên Trái Đất. Những người ủng hộ thuyết thảm họa cho rằng một loạt các tai biến, như trận Đại Hồng thủy được mô tả trong Kinh Thánh, đã tái tạo bề mặt hành tinh nhiều lần, uốn nắn núi non, sông hồ và quét sạch nhiều loài động thực vật.

Trái lại, những người theo thuyết đồng nhất tranh cãi rằng các đặc điểm của Trái Đất là kết quả từ những quá trình tự nhiên liên tục và không đổi như xói mòn, trầm tích và hoạt động của núi lửa.

Các nghiên cứu địa chất chi tiết đã chứng minh rằng không có phe nào đúng. Nghiên cứu xác định được rằng lịch sử Trái Đất là một quá trình thay đổi chậm chạp, bị ngắt quãng bởi những thảm họa. Nghiên cứu về các sông băng và những địa mạo mà chúng tạo thành đã xúc tác cho những ý tưởng này.

Sau khi quan sát các đường vân song song trên những lớp đá ở dãy Alps, Thụy Sĩ, nhà địa chất học người Thụy Sĩ gốc Đức Jean de Charpentier (hay Johann von Charpentier) tin rằng các sông băng ở Alps từng rộng hơn và khi di chuyển, cặn sông băng đã cứa vào đá.

Sự di chuyển của sông băng

Các sông băng hội tụ trên Piz Argient, một ngọn núi thuộc dãy Alps của Thụy Sĩ. Như những sông băng khác ở dãy Alps, các sông băng này từng rộng hơn bây giờ nhiều, và vẫn tiếp tục teo lại. Ảnh trong sách Sinh thái học - Khái lược những tư tưởng lớn.

Nhà động vật học người Thụy Sĩ Louis Agassiz đã khai triển thêm các ý tưởng của Charpentier và Esmark. Năm 1837, ông cho rằng các tấm băng lớn từng bao phủ phần lớn bắc bán cầu, từ Bắc Cực đến bờ biển Địa Trung Hải và Caspia.

Agassiz còn tiến hành một số nghiên cứu chi tiết về sự di chuyển của sông băng ở Thụy Sĩ và xuất bản cuốn Nghiên cứu sông băng năm 1840. Cùng năm, ông ghé thăm nhà địa chất học William Buckland ở Scotland để nghiên cứu các đặc điểm của sông băng ở đó, thôi thúc nhà băng hà học người Scotland James Forbes bắt đầu các nghiên cứu tương tự ở dãy Alps thuộc Pháp.

Nhiều phía, như Giáo hội Công giáo, vẫn cho rằng các vân băng là do một cơn lụt lớn hoặc sự lắng đọng của đá và phù sa khổng lồ do các núi băng trôi bị cuốn theo trận lụt mang đến tạo thành.

Tuy nhiên, từ thập niên 1860, thuyết băng giá của Agassiz và ý tưởng cho rằng các sông băng ở dãy Alps thuộc Thụy Sĩ và Na Uy từng mở rộng hơn nhiều nhận được sự ủng hộ rộng rãi. Người ta cũng chấp nhận rằng từng có một tấm băng trải khắp châu Âu, và từ phía nam Bắc Cực qua phần lớn Bắc Mỹ, với những tác động thảm họa cho các loài động thực vật.

Vào cuối thế kỷ XIX và đầu thế kỷ XX, khi nhiều cuộc thám hiểm được tiến hành ở cả Greenland và Bắc Cực, người ta bắt đầu biết rằng hai khu vực này vẫn còn được bao phủ trong băng.

Những khảo sát trên không vào thập niên 1920 và 1930 đã khẳng định kích thước của các tấm băng - nay được định nghĩa là các khu vực có khối băng bao phủ trên 50.000 km2; các chỏm băng, như chỏm Vatnajökull ở Iceland, thì nhỏ hơn.

Những bằng chứng về sau cho thấy trong lịch sử lâu dài của Trái Đất không chỉ có một kỷ băng hà mà đã có ít nhất năm kỷ băng hà lớn. Kỷ đệ Tứ là thời kỳ gần đây nhất, bắt đầu từ 2,58 triệu năm về trước và đang còn diễn ra.

Trong 750.000 năm qua, đã có tám thời kỳ đóng băng (băng phát triển nhiều) và gian băng (tan băng). Trong thời kỳ đóng băng gần nhất, chấm dứt vào khoảng 10.000-15.000 năm về trước, các tấm băng dày tới 4 km và mực nước biển thấp hơn 120 m.